定向自组装制造技术

用于形成器件的方法包括在制造设施内的混合器中将包含第一嵌段共聚物的第一液体与包含第二嵌段共聚物的第二液体共混以形成第一混合物

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】定向自组装
[0001]相关申请的交叉引用
[0002]本申请要求
2021
年1月
22
日提交的美国非临时申请号
17/155,931
的权益，该美国非临时申请的内容通过援引以其全文并入本文
。


[0003]本专利技术总体上涉及半导体加工，并且在具体实施例中，涉及用于定向自组装的系统
、
工具和方法
。

技术介绍

[0004]通常，集成电路
(IC)
的制造需要在半导体衬底上形成多个器件元件
。
传统上，
IC
是使用光学光刻制造的
。
光学光刻通过以下形成器件元件：在衬底上形成光刻胶层，通过图案化掩模使光刻胶部分地曝光，使曝光的光刻胶显影以在光刻胶中限定掩模图案，以及然后蚀刻光刻胶以在衬底中形成图案
。
[0005]半导体技术是由每两年电路密度加倍的需求驱动的
。
随着电路密度的增加，
IC
器件元件的临界尺寸和节距减小
。
临界尺寸和节距已经在尺寸上减小到基于光学光刻的工艺使用多重图案化技术来实现所需的临界尺寸的程度，这增加了制造工艺的成本
。
此外，未来的技术节点可能需要甚至更复杂的多重图案化步骤
。
[0006]定向自组装
(DSA)
已被确定为用于形成更致密堆积的器件的替代方法
。DSA
工艺由嵌段共聚物混合物的分子量控制，理论上，可将其设置为期望的尺寸，该尺寸可以小于用光学光刻可实现的尺寸
。
[0007]这是因为定向自组装允许使用自组装嵌段共聚物以及使用光刻工艺形成的引导图案来形成小型器件元件
。
然而，使用较粗糙的光刻工艺对引导图案进行图案化，而随后的定向自组装工艺具有形成具有与用多重图案化工艺实现的临界尺寸相当的临界尺寸的特征的潜力
。
[0008]然而，定向自组装具有其自身的优点和缺点
。
如上所指出，定向自组装工艺中的特征尺寸由所使用的嵌段共聚物的混合物决定
。
更具体地，在典型的定向自组装工艺中，嵌段共聚物混合物的分子量控制所形成的器件元件的临界尺寸
、
节距和相
(
形状
)。
单一嵌段共聚物混合物仅可对应于单一临界尺寸
、
节距和形状
。
虽然此特性可以用来显影用光刻可能不容易形成的特征，但
DSA
工艺也带来了其自身的一系列独特的挑战
。

技术实现思路

[0009]根据本专利技术的实施例，一种用于形成器件的方法包括在制造设施内的混合器中，将包含第一嵌段共聚物的第一液体与包含第二嵌段共聚物的第二液体共混以形成第一混合物，该第一嵌段共聚物包含第一均聚物和第二均聚物，该第一均聚物在该第一液体中具有第一摩尔分数，该第二嵌段共聚物包含该第一均聚物和该第二均聚物，该第一均聚物在该第二液体中具有第二摩尔分数，该第一摩尔分数不同于该第二摩尔分数；将衬底放置在
该制造设施内的处理室的衬底固持器上；以及在该处理室内用该第一混合物涂覆该衬底
。
[0010]根据本专利技术的实施例，一种用于形成器件的方法包括在制造设施内的混合器中，将第一嵌段共聚物和溶剂共混以形成第一混合物，该第一嵌段共聚物包含第一均聚物和第二均聚物；将衬底放置在该制造设施内的处理室的衬底固持器上；以及在该处理室内用该第一混合物涂覆该衬底
。
[0011]根据本专利技术的实施例，一种用于形成器件的方法包括在制造设施内的混合器中，将包含第一嵌段共聚物的第一液体和基本上包含第一均聚物的第二液体共混以形成第一混合物，该第一嵌段共聚物包含该第一均聚物和第二均聚物；将衬底放置在该制造设施内的处理室的衬底固持器上；以及在该处理室内用该第一混合物涂覆该衬底
。
附图说明
[0012]为了更完整地理解本专利技术和其优点，现在将参考以下结合附图给出的描述，在这些附图中：
[0013]图1展示了根据本申请的实施例的嵌段共聚物涂覆工具；
[0014]图2展示了根据本申请的实施例的嵌段共聚物涂覆工具；
[0015]图
3A
‑
3E
展示了根据本申请的实施例的在各个制造阶段期间的半导体器件的截面图，其中图
3A
展示了在形成图案化光刻胶层后的器件，图
3B
展示了在涂覆包含共混的嵌段共聚物的混合物后的器件，图
3C
展示了在退火后的器件，图
3D
展示了在选择性地移除多个区域后的器件，以及图
3E
展示了在形成器件元件的第一图案后的器件；
[0016]图4是根据本申请的实施例的用于形成器件的第一图案的定向自组装方法的流程图；
[0017]图5是根据本申请的实施例的用于在制造设施内调整第一嵌段共聚物混合物以便满足目标度量的方法的流程图；
[0018]图
6A
‑
6B
展示了根据本申请的实施例的在各个制造阶段期间的半导体器件的截面图，其中图
6A
展示了在用第二嵌段共聚物混合物涂覆第二图案化光刻胶层后的器件，以及图
6B
展示了在形成器件元件的第二图案化层后的器件；以及
[0019]图7是根据本申请的实施例的用于在器件元件的第一图案上形成器件元件的第二图案的定向自组装方法的流程图
。
[0020]除非另外指示，否则不同图中的对应的数字和符号通常是指对应的部分
。
绘制图是为了清楚地展示实施例的相关方面，而这些图不一定按比例绘制
。
具体实施方式
[0021]如先前所指出，定向自组装工艺使用嵌段共聚物
。
嵌段共聚物混合物由供应商共混并以离散瓶的形式预包装运输到制造设施
。
这种典型的定向自组装工艺的缺点是，预包装的嵌段共聚物的供应商通常不知道给定工艺流程的特定工艺要求并且因此不能满足在制造设施处所需的特定组成工艺窗口，例如，满足特征的临界尺寸目标
。IC
的大量制造可能需要相同的嵌段共聚物混合物的多个包装
。
然而，由于品质控制问题，多瓶相同的嵌段共聚物混合物，尤其是来自不同批次，可能具有不一致的分子量
。
因此，来自供应商的相同的嵌段共聚物混合物的不同包装可能具有不同组成的嵌段共聚物并且因此产生具有不同临界
尺寸和节距的特征
。
作为举例，在一些技术中，嵌段共聚物混合物的分子量的
10
％批次间变化可以使器件元件的临界尺寸改变超过6％
。
如此大的偏差可能会导致工艺停滞，其中生产线停止直到特征尺寸回到工艺窗口内
。
此外，重新订购预包装的嵌段本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.
一种用于形成器件的方法，该方法包括：在制造设施内的混合器中，将包含第一嵌段共聚物的第一液体与包含第二嵌段共聚物的第二液体共混以形成第一混合物，该第一嵌段共聚物包含第一均聚物和第二均聚物，该第一均聚物在该第一液体中具有第一摩尔分数，该第二嵌段共聚物包含该第一均聚物和该第二均聚物，该第一均聚物在该第二液体中具有第二摩尔分数，该第一摩尔分数不同于该第二摩尔分数；将衬底放置在该制造设施内的处理室的衬底固持器上；以及在该处理室内用该第一混合物涂覆该衬底
。2.
如权利要求1所述的方法，其进一步包括：在布置在该衬底上的待图案化层上形成图案化光刻胶层，其中用该第一混合物涂覆该衬底包括用该第一混合物涂覆该图案化光刻胶层；退火以形成包含该第一均聚物的第一多个区域和包含该第二均聚物的第二多个区域；选择性地移除该第一多个区域以形成与该图案化光刻胶层对准的蚀刻掩模，该蚀刻掩模包含该第二多个区域；以及使用该蚀刻掩模在该待图案化层中形成图案
。3.
如权利要求2所述的方法，其进一步包括移除该图案化光刻胶层，以及在形成该图案之后移除该第二多个区域
。4.
如权利要求1所述的方法，其进一步包括：由该第一混合物的该涂覆形成第一图案；测量该第一图案的特征的第一临界尺寸；响应于确定该第一临界尺寸不同于目标临界尺寸，在该混合器中，将该第一液体与该第二液体共混以形成第二混合物，该第一混合物包含第一比率的该第一嵌段共聚物与该第二嵌段共聚物，该第二混合物包含第二比率的该第一嵌段共聚物与该第二嵌段共聚物，该第二比率不同于该第一比率；以及用该第二混合物涂覆另一衬底；以及由该第二混合物的该涂覆形成第二图案，其中该第二图案的特征的第二临界尺寸满足目标临界尺寸
。5.
如权利要求1所述的方法，其进一步包括：在该混合器中，将该第一液体与该第二液体共混以形成第二混合物，该第一混合物包含第一比率的该第一嵌段共聚物与该第二嵌段共聚物，该第二混合物包含第二比率的该第一嵌段共聚物与该第二嵌段共聚物，该第二比率不同于该第一比率；以及用该第二混合物涂覆该衬底
。6.
如权利要求5所述的方法，其进一步包括：通过使用基于该第一混合物的第一定向自组装工艺形成第一图案；以及通过使用基于该第二混合物的第二定向自组装工艺形成第二图案，其中该第一图案的特征的第一临界尺寸不同于该第二图案的特征的第二临界尺寸
。7.
如权利要求6所述的方法，其中，该第一定向自组装工艺包括：在布置在该衬底上的第一待图案化层上形成第一图案化光刻胶层，其中用该第一混合
物涂覆该衬底包括用该第一混合物涂覆该第一图案化光刻胶层，退火以形成包含该第一均聚物的第一多个区域和包含该第二均聚物的第二多个区域，选择性地移除该第一多个区域以形成与该第一图案化光刻胶层对准的第一蚀刻掩模，该第一蚀刻掩模包含该第二多个区域，以及使用该第一蚀刻掩模在该第一待图案化层中形成该第一图案；以及其中，该第二定向自组装工艺包括在布置在该衬底上的第二待图案化层上形成第二图案化光刻胶层，其中用该第二混合物涂覆该衬底包括用该第二混合物涂覆该第二图案化光刻胶层，退火以形成包含该第一均聚物的第三多个区域和包含该第二均聚物的第四多个区域，选择性地移除该第三多个区域以形成与该第二图案化光刻胶层对准的第二蚀刻掩模，该第二蚀刻掩模包含该第四多个区域，以及使用该第二蚀刻掩模在该第二待图案化层中形成第二图案
。8.
如权利要求6所述的方法，其中，该第一图案是用于栅极线的图案，并且其中，该第二图案是用于这些栅极线上的金属线的图案
。9.
如权利要求6所述的方法，其中，该第一图案是用于栅极线的图案，并且其中，该第二图案是用...

【专利技术属性】
技术研发人员：利奥尔，
申请(专利权)人：东京毅力科创株式会社，
类型：发明
国别省市：